cadcam軟件畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 概 述1</p><p>　　1.1　CIMS是工業(yè)自動化的發(fā)展方向1</p><p>　　1.2 選擇CAD/CAM軟件的原則2</p><p>　　第2章 CAM系統(tǒng)的概念和發(fā)展趨勢5</p><p>　　

2、第3章 CAM關鍵技術(shù)及應用狀況10</p><p>　　3.1 CAM的關鍵技術(shù)10</p><p>　　3.2 CAD/CAM技術(shù)應用狀況10</p><p>　　第4章 CAM系統(tǒng)中孔加工路徑的優(yōu)化處理15</p><p>　　4.1 數(shù)學描述15</p><p>　　4.2 

3、; 程序算法17</p><p>　　4.3 實際驗證18</p><p>　　第5章 柔性制造系統(tǒng)(FMS)20</p><p>　　5.1柔性制造系統(tǒng)的規(guī)模20</p><p>　　5.2 關鍵技術(shù)21</p><p>　　5.3 發(fā)展趨勢23</p><p>　　第6章

4、  結(jié)語25</p><p><b>　　參考文獻：26</b></p><p><b>　　第1章 概 述</b></p><p>　　1.1　CIMS是工業(yè)自動化的發(fā)展方向</p><p>　　作為CIMS核心技術(shù)的CAD/CAM系統(tǒng)，主要支持和實現(xiàn)產(chǎn)品對象的設計、分析、工藝規(guī)

5、劃、數(shù)控編程等一系列生產(chǎn)活動的自動化處理。</p><p>　　近幾年，隨著計算機和數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展，CAD/CAM已逐漸進入實用化階段，廣泛應用于航空航天、汽車、機械、模具制造、家電、玩具等行業(yè)。特別是數(shù)控機床的普遍使用，使得CAD/CAM技術(shù)成為企業(yè)實現(xiàn)高度自動化設計及加工的有效手段之一。目前CAD/CAM系統(tǒng)運行的硬、軟件環(huán)境主要有兩種：一是工作站，另一是微機。隨著硬件技術(shù)的發(fā)展，在圖形處理方面工作站與微

6、機之間的差異逐漸縮小。由于微機的硬件投資遠運低于工作站，且易于掌握，便于用戶進行軟件開發(fā)、移植和擴充，微機與各種數(shù)控裝置的通訊技術(shù)成熟，因此微機逐漸成為各類CAD/CAM軟件的主要運行平臺。</p><p>　　CAD/CAM系統(tǒng)的工作性能，既取決于硬件系統(tǒng)的好壞，又受到軟件性能的制約。一個良好的CAD/CAM軟件系統(tǒng)，將有助于更快地編程和處理更復雜的加工作業(yè)，有助于改善工作質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和利潤。因此，選擇合

7、適的CAD/CAM軟件包是十分重要的事情。下面著重介紹市場上常見的基于微機的CAD/CAM軟件包的性能和特點，以及選擇原則與方法。</p><p>　　1.2 選擇CAD/CAM軟件的原則</p><p>　　首先應廣泛了解和對比各種軟件性能及價格。每一種軟件都有自己的優(yōu)點和不足之處，最適用的軟件才是最好的軟件。選擇軟件時，應以滿足需要為前提，除價格因素外，應考慮以下幾方面問題。　　<

8、;/p><p>　　(1)操作使用的方便性　</p><p>　　首先應注意軟件的安裝對操作系統(tǒng)及硬件的要求，能否直接運行于普通配置的微機上，需要增加哪些專用配件。其次再檢查軟件的各個子系統(tǒng)，比如界面設計是否符合邏輯和便于閱讀，各級子菜單如何管理和顯示，用戶如何與系統(tǒng)交流等。一個好的軟件還應便于初學者掌握，操作簡便實用，一般應包含供初學者使用的學習模塊和即時幫助系統(tǒng)?！　?<

9、/p><p>　　(2)軟件的集成化程度　</p><p>　　一個完整的CAD/CAM軟件系統(tǒng)是由多個功能模塊組成的，如三維繪圖、圖形編輯、曲面造型、數(shù)控加工、有限元分析、仿真模擬、動態(tài)顯示等。這些模塊應該以工程數(shù)據(jù)庫為基礎，進行統(tǒng)一管理。這樣既保持了底層數(shù)據(jù)的完整性和一致性，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，又節(jié)約了系統(tǒng)資源和運動時間。有些CAD/CAM軟件則以文件管理為基礎，導致數(shù)據(jù)冗余度大，占用存儲空間

10、大，缺乏數(shù)據(jù)安全保護措施，不利于工程數(shù)據(jù)管理。</p><p><b>　　(3)CAD功能　</b></p><p>　　應能設計制作出既滿足設計使用要求又適合CAM加工的零件模型。優(yōu)秀的CAD系統(tǒng)是一個高效的設計工具，應具有參數(shù)化設計功</p><p>　　能，三維實體模型與二維工程圖形應能相互轉(zhuǎn)化并關聯(lián)。CAD可分為自動設計和交互設計兩類

11、。自動設計效率高，但靈活性差，只適用于標準化程度高、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)固定的產(chǎn)品；交互設計靈活性大，能充分發(fā)揮設計人員的主觀能動性，但效率低，交互愈多愈復雜效率愈低。實際上，幾乎沒有純粹的自動設計或純粹的交互設計軟件，好的軟件能根據(jù)產(chǎn)品對象恰當?shù)靥幚碜詣釉O計和交互設計的配合。另外，開放型的結(jié)構(gòu)不僅便于用戶進行二次開發(fā)，同時也使軟件系統(tǒng)本身能夠不斷地擴充與完善。當然，還要考慮它與其它CAD/CAM軟件的兼容性，注意軟件所帶的圖形文件接口，看它能支持

12、哪幾種圖形文件轉(zhuǎn)換，是否能從其它系統(tǒng)讀取圖形文件，或?qū)⒈鞠到y(tǒng)的圖形文件傳送到其它系統(tǒng)。</p><p>　　(4)CAM功能　CAM功能應能提供一種交互式編程并產(chǎn)生加工軌跡的方法，它包括加工規(guī)劃、刀具設定、工藝參數(shù)設置等內(nèi)容。CAM功能檢測應注意以下幾方面：</p><p>　?、俳⒍S和三維刀具路徑的難易程度；</p><p>　?、诩庸し椒ǖ亩鄻有?；</

13、p><p>　　③刀具路徑是否易于編輯和修改；</p><p>　　④是否有刀具和材料數(shù)據(jù)庫，使系統(tǒng)能自動生成進給速度和主軸轉(zhuǎn)速；　　</p><p>　　⑤有無內(nèi)置的防碰撞和防過切功能；</p><p>　?、弈芊袷謩映{(diào)任何機加工缺省值(如進給速度，主軸轉(zhuǎn)速等)；</p><p>　　⑦能否對加工過程進行模擬和估算加工

14、時間。</p><p>　　(5)后處理程序及數(shù)控碼輸出　</p><p>　　一般的CAD/CAM系統(tǒng)使用后處理程序提供用戶化的數(shù)控碼輸</p><p>　　出，使用戶能夠靈活地使用不同的數(shù)控裝置。選擇軟件時，應了解以下幾方面：</p><p>　　①提供哪些后處理和程序。是否包括車床、線切割、電火花機床或三維五軸數(shù)控編程的后處理程序；&l

15、t;/p><p>　?、诤筇幚沓绦蚰芊窦氄{(diào)，以使數(shù)控輸出符合用戶的要求；</p><p>　　③能否將NC程序反向處理，顯示刀具路徑。</p><p>　　(6)升級方法和技術(shù)支援　</p><p>　　應該了解該公司近幾年來更新版本的情況，確認升級方法；公司在我國或當?shù)赜袩o辦事處，可提供哪些技術(shù)支援；是否需要技術(shù)培訓，采用什么方式等。</

16、p><p><b>　　3、結(jié)束語　　</b></p><p>　　選擇合適的基于微機的CAD/CAM軟件，將微機與CNC機床組成面向車間的系統(tǒng)，將大大提高設計效率和設計質(zhì)量，充分發(fā)揮數(shù)控機床的優(yōu)越性，提高整體生產(chǎn)水平，實現(xiàn)系統(tǒng)集成和設計制造一體化。</p><p>　　第2章 CAM系統(tǒng)的概念和發(fā)展趨勢</p><p>

17、　　2. 1什么是CAM系統(tǒng)？</p><p>　　CAM (computer Aided Manufacturing，計算機輔助制造)：利用計算機來進行生產(chǎn)設備管理控制和操作的過程。它輸入信息是零件的工藝路線和工序內(nèi)容，輸出信息是刀具加工時的運動軌跡（刀位文件）和數(shù)控程序。</p><p>　　2.2 CAM系統(tǒng)的發(fā)展趨勢</p><p>　　2.2.1 國內(nèi)外數(shù)

18、控系統(tǒng)發(fā)展概況 </p><p>　　隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術(shù)進行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關鍵技術(shù)，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。</p><p>

19、　　在集成化基礎上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡等多學科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡化基礎上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。</p><p>　　在復雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、

20、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/CAM中的設定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應日益復雜的制造過程，對數(shù)控技術(shù)實行變革勢在必行。</p><p>　　2.2.2　數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢</p&g

21、t;<p><b>　　1.　性能發(fā)展方向</b></p><p>　　(1)高速高精高效化　</p><p>　　速度、精度和效率是機械制造技術(shù)的關鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。(2)柔性化

22、　</p><p>　　柔性化包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。</p><p>　　(3)工藝復合性和多軸化　</p><p>　　以減少工序、輔助時間為主要目的的復合加工

23、，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面的復合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達24軸。</p><p><b>　　(4)實時智能化　</b></p><p>　　早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務，以確保任務在規(guī)定期

24、限內(nèi)完成。科學技術(shù)發(fā)展到今天，實時系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實時響應的、更現(xiàn)實的領域發(fā)展，而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復雜的應用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實時智能控制這一新的領域。在數(shù)控技術(shù)領域，實時智能控制的研究和應用正沿著幾個主要分支發(fā)展：自適應控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等。在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動設定和刀具自動管理及補償?shù)茸赃m應調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時的綜

25、合運動控制中引入提前預測和預算功能、動態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達到最佳控制的目的。</p><p><b>　　2.　功能發(fā)展方向</b></p><p>　　(1)用戶界面圖形化　</p><p>　　用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，

26、因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當前INTERNET、虛擬現(xiàn)實、科學計算可視化及多媒體等技術(shù)也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。 (2)科學計算可視化　</p><p>　　科學計

27、算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息?？梢暬夹g(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進一步拓寬了應用領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動編程設計、參數(shù)自動設定、刀具補償和刀具管理數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。</p>&l

28、t;p>　　(3)插補和補償方式多樣化　</p><p>　　多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、樣條插補(A、B、C樣條)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償

29、等。</p><p>　　(4)內(nèi)裝高性能PLC　</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標準PLC用戶程序?qū)嵗?，用戶可在標準PLC用戶程序基礎上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應用程序。</p><p>　　(5)多媒體技術(shù)應用　</p>&

30、lt;p>　　多媒體技術(shù)集計算機、聲像和通信技術(shù)于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領域，應用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應用價值。</p><p>　　3. 體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展</p><p><b>　　(1)集成化　</b></p&g

31、t;<p>　　采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度。應用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點，可實現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀顯示技術(shù)的主流。應用先進封裝和互連技術(shù)，將半導體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電

32、路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。</p><p><b>　　(2)模塊化　</b></p><p>　　硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標準化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標準的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔

33、次的數(shù)控系統(tǒng)。</p><p><b>　　(3)網(wǎng)絡化　</b></p><p>　　機床聯(lián)網(wǎng)可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺臺機床上對其它機床進行編程、設定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一機床的屏幕上。</p><p>　　(4)通用型開放式閉環(huán)控制模式　</p><p>　　采用通

34、用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機封閉式開環(huán)控制模式提出的。加工過程中采用開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計算機實時智能技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實現(xiàn)集成化、智

35、能化、網(wǎng)絡化。</p><p>　　第3章 CAM關鍵技術(shù)及應用狀況</p><p>　　3.1 CAM的關鍵技術(shù)</p><p>　　3.1.1 數(shù)控編程技術(shù) </p><p>　　數(shù)控編程是目前CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一，其在實現(xiàn)設計加工自動化、提高加工精度和加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研制周期等方面發(fā)

36、揮著重要作用。在諸如航空工業(yè)、汽車工業(yè)等領域有著大量的應用。由于生產(chǎn)實際的強烈需求，國內(nèi)外都對數(shù)控編程技術(shù)進行了廣泛的研究，并取得了豐碩成果。</p><p>　　3.1.2 NC刀具軌跡生成方法</p><p>　　數(shù)控編程的核心工作是生成刀具軌跡，然后將其離散成刀位點，經(jīng)后置處理產(chǎn)生數(shù)控加工程序。包括：（1） 基于點、線、面和體的NC刀軌生成方法 ；（2）

37、0;基于特征的NC刀軌生成方法。</p><p>　　3.2 CAD/CAM技術(shù)應用狀況 </p><p>　　3.2.1 CAD/CAM的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　汽車工業(yè)代表著一個國家機械制造業(yè)發(fā)展的水平，一直是CAD/CAM技術(shù)應用的先鋒和大戶。下面就以汽車工業(yè)為例，說明國內(nèi)外機械CAD/CAM技術(shù)的應用狀況。 國際上，美國福特汽車公司在CAD/CA

38、M技術(shù)方面處于領先地位。早在80年代初，福特公司就著手CAD/CAM系統(tǒng)的規(guī)劃，建成了以工作站為主體的環(huán)形網(wǎng)絡系統(tǒng)；1985年已經(jīng)有一半以上的產(chǎn)品設計工作使用圖形終端實現(xiàn)；1986年新開發(fā)的TAURUS和SABLE轎車，大約70%的外板件采用CAD/CAM;90年代初全面實行產(chǎn)品開發(fā)的CAD/CAM,應用率可達100%。福特公司1990年工作站已達2000臺，以FGS工作站（約占70%）和CV工作臺（約占18%）為主，其應用軟件主要為自

39、行開發(fā)的PDGS和CAD/CAM。1993年以后，福特汽車公司提出了C3P(CAD/CAE/CAM/PDM)概念，并決定今后將采用I-DEAS軟件作為其主流核心軟件。 </p><p>　　日本三菱汽車公司1960年從沖模的NC數(shù)控加工著手，以CAD/CAE/CAM為動力，對從設計到制作的各項工程踏踏實實地進行了改革，至今，已形成了從車型款式設計到車身組裝的新車型開發(fā)的完整的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。</

40、p><p>　　法國雷諾汽車公司應用Euclid軟件作為CAD/CAM的主導軟件，目前已有95%的設計工作量用該軟件完成，并開發(fā)出很多適合汽車工業(yè)需求的模塊，如用于干涉檢查的Megavision,用于鈑金成形分析的OPTRIS等。 </p><p>　　德國各大汽車公司普遍采用CATIA作為其CAD/CAM系統(tǒng)的主導軟件。1994年，德國大眾集團決定用CATIA和Pro/Engineer作為其

41、將來開發(fā)新車型的主導CAD系統(tǒng)。</p><p>　　我國的CAD/CAM工作始于70年代，發(fā)展迅速，已取得了良好的經(jīng)濟效益。少數(shù)大型企業(yè)，如一汽、二汽等，已建立起比較完整的CAD/CAM系統(tǒng)，其應用水平也接近國際先進水平。許多中小企業(yè)應用CAD/CAM技術(shù)在保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動率等方面也取得了顯著的經(jīng)濟效益。但是總的說來，國內(nèi)在CAD/CAM技術(shù)應用的深度和廣度方面與國外先進水平相比還有很大差距。隨著社會主義

42、市場經(jīng)濟的發(fā)展，國有企業(yè)需要對傳統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)設備和管理模式進行改造，以提高企業(yè)的活力和適應市場的應變能力，而采用CAD/CAM技術(shù)被認為是唯一的出路。 </p><p>　　3.2.2 CAD/CAM技術(shù)集成 </p><p><b>　　集成化的意義 </b></p><p>　　集成化是CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的一個最為顯著的趨勢。它

43、是指把CAD、CAE、CAPP、CAM以至PPC(生產(chǎn)計劃與控制)等各種功能不同的軟件有機地結(jié)合起來，用統(tǒng)一的執(zhí)行控制程序來組織各種信息的提取、交換、共享和處理，保證系統(tǒng)內(nèi)部信息流的暢通并協(xié)調(diào)各個系統(tǒng)有效地運行。</p><p>　　國內(nèi)外大量的經(jīng)驗表明，CAD系統(tǒng)的效益往往不是從其本身，而是通過CAM和PPC系統(tǒng)體現(xiàn)出來；反過來，CAM系統(tǒng)如果沒有CAD系統(tǒng)的支持，花巨資引進的設備往往很難得到有效地利用；PPC

44、系統(tǒng)如果沒有CAD和CAM的支持，既得不到完整、及時和準確的數(shù)據(jù)作為計劃的依據(jù)，訂出的計劃也較難貫徹執(zhí)行，所謂的生產(chǎn)計劃和控制將得不到實際效益。因此，人們著手將CAD、CAE、CAPP、CAM和PPC等系統(tǒng)有機地、統(tǒng)一地集成在一起，從而消除“自動化孤島”，取得最佳的效益。 </p><p><b>　　產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標準 </b></p><p>　　建立統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)

45、交換標準是實現(xiàn)CAD/CAM技術(shù)集成化的必要條件。　　 復雜機械產(chǎn)品的生產(chǎn)需要不同企業(yè)、部門的分工協(xié)作完成。由于產(chǎn)品信息是在不同的地點、不同的計算機和不同的CAD/CAM系統(tǒng)中產(chǎn)品，造長同一產(chǎn)品的信息表達差異。產(chǎn)品信息在各系統(tǒng)之間的集成現(xiàn)在主要采用標準格式交換法，如IGES標準、PDDI標準、PDES標準和STEP標準等。但是在朝著集成化目標發(fā)展的過程中，尤其是在解決面向CAD/CAE/CAPP/CAM、CIM、CE等的集成（信息交換、

46、語義集成、功能集成）方面，遇到了很大的困難: </p><p>　　1)以IGES為代表的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標準，盡管在支持幾何數(shù)據(jù)的交換方面已達到實用程度，但它只支持物理層上的數(shù)據(jù)交換，難以滿足信息集成的需要；　　</p><p>　　2)發(fā)展中的STEP盡管克服了IGES的不足，從理論上解決了同時支持物理層和邏輯層的數(shù)據(jù)交換，即實現(xiàn)信息交換的方法，但由于其剛剛起步，在其資源的定義、程序?qū)崿F(xiàn)、

47、面向具體應用領域的參照模型的建立、特征造型的實施以及對象庫的管理和使用等許多方面還遠沒有達到實用程度； </p><p>　　3)難以進行產(chǎn)品信息的統(tǒng)一管理、同步性維護、冗余控制和全局優(yōu)化創(chuàng)成； 　　</p><p>　　4)靠數(shù)據(jù)交換難以實現(xiàn)建立在滿足下游開發(fā)活動約束及特定外部過程約束的智能決策支持機制。盡管許多著名的計算機軟、硬件產(chǎn)品廠商都聲稱在產(chǎn)品中支持IGES、STEP等產(chǎn)品數(shù)據(jù)交

48、換標準，但結(jié)果并非如此。世界上各種CAD/CAM集成軟件，都只是某些方面具有特長，故大型企業(yè)往往同時使用幾種CAD/CAM軟件系統(tǒng)才能滿足自己的需要，結(jié)果導致軟件之間進行數(shù)據(jù)交換時丟失信息。我們在為上海大眾進行某項目的CAD軟件選型時證明了這一點。因此，一般大型企業(yè)都選擇一種CAD/CAM軟件作為主流軟件，再加上其它軟件作為補充，從而盡量減少不同軟件間的數(shù)據(jù)交換。產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標準的最終完善還需相當一段時間。 </p>&l

49、t;p>　?。ㄈ?CAD/CAM系統(tǒng)選型原則 </p><p>　　CAD/CAM系統(tǒng)的選擇與配置對任何一個打算應用CAD/CAM技術(shù)的企業(yè)都是至關重要的。在作出CAD/CAM系統(tǒng)選擇和配置的決策時，需要綜合考慮以下因素: 　　</p><p>　　1)系統(tǒng)的功能     選擇硬件時要考慮CPU的運算處理能力、內(nèi)、外存儲器容量、圖形顯示與處理能力、輸入

50、/輸出作業(yè)能力、通信聯(lián)網(wǎng)能力等。選擇軟件時要考慮各種產(chǎn)品設計過程中對CAD/CAM應用軟件的功能要求，要注意軟件與硬件的匹配。 　 2)系統(tǒng)的可調(diào)節(jié)性和可擴展性新安裝的系統(tǒng)應能與原安裝的計算機環(huán)境進行交互操作，即向下兼容能力；同時應該具有升級擴展能力；要注意軟件的二次開發(fā)性、用戶界面等。 　 </p><p>　　3)性能價格比這是一個相對的綜合指標。在購買軟、硬件系統(tǒng)時，用戶按功能和價格同時比較考核，在滿足用戶

51、要求的情況下，取其最佳值作為選擇對象。 　　</p><p>　　4)供應商的發(fā)展趨勢和資產(chǎn)可信度在選購系統(tǒng)時，不僅要比較分析其技術(shù)性能指標、價格，還要分析供應商的發(fā)展變化趨勢和財務經(jīng)營狀況。若用戶對供應商的發(fā)展情況不了解，購買了即將停產(chǎn)換代的產(chǎn)品，或是與即將易手的公司作生意，其后果是非常被動的。</p><p>　　第4章 CAM系統(tǒng)中孔加工路徑的優(yōu)化處理</p><

52、p>　　CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)在CIMS中占有極其重要的地位。在某企業(yè)CIMS一期工程中，實現(xiàn)了基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(Product Data Management，PDM)的初步集成。該工程采用的CAD/CAM商用軟件為I-DEAS，CAM系統(tǒng)以I-DEAS GM模塊為平臺，一方面接受CAPP生成的工藝結(jié)果，另一方面接受CAD的幾何實體信息，生成各種加工信息，自動規(guī)劃刀位軌跡，經(jīng)過后置處理模塊，生

53、成適用于不同數(shù)控系統(tǒng)的NC代碼。 　　</p><p>　　4.1 數(shù)學描述 　　</p><p>　　特征加工點位優(yōu)化的數(shù)學模型是圖論中的旅行商問題。這一問題的原形，即有一個旅行售貨商要從他所在的村子出發(fā)，到周圍的幾個村子售貨，每個村子去一次，最后回到出發(fā)點，求他的一條最短路徑。如果抽象成數(shù)學語言，可以說成: 給定一個正權(quán)完全圖，求其最短的哈密爾

54、頓道路。如圖1所示，這是由結(jié)點V1至V6組成的正權(quán)完全圖G，結(jié)點間的細線稱作邊，設線的度為邊權(quán);則粗線是旅行商問題的解。</p><p>　　對這類問題的精確求解法是分支與定界法，它是在搜索過程中不斷地構(gòu)造分支與確定界值;一旦確定了界值，則對大于等于界值的分支不再搜索，最后得到的界值就是問題的最優(yōu)解。此方法比枚舉法優(yōu)越得多，但是在最壞情況下，其計算復雜度仍為(n!)次(枚舉法的平均計算復雜度為(1/2(n

55、-1)!))。因此，在實際問題中，需要采用近似算法求得問題的近似最優(yōu)解，以避免巨大的計算量。"便宜"算法是其中較好的一種近似算法。 　　</p><p>　　為了采用該算法，我們假定:①G是由n個結(jié)點組成的無向正權(quán)圖，即G的任意兩結(jié)點間有邊，且邊無向;②G的任意三結(jié)點符合三角不等式關系:兩邊之和大于第三邊。 　　</p><p>　　如果設G的邊

56、權(quán)代表結(jié)點間的距離，用結(jié)點vk的下標K(K為結(jié)點序號)建立兩個序列S和T，則算法描述如下: 　　</p><p>　　(1)置 S={2，3，¨¨，n}，T={1}; 　　</p><p>　　(2)對S中的各結(jié)點，求distmin=min(dist(j,k))，(j∈S,k∈T) 　　(其中假定dist(i,j

57、)為求結(jié)點i和j間距離的函數(shù)) 　　</p><p>　　(3)設distmin=dist(m,n), (m∈S,n∈T)　若dist(m,n-1)-dist(n,n-1)≤dist(m,n+1)-dist(n,n-1),則m插入到T的n-1、n之間，否則，m插入到T的n、n+1之間。在S中將m的位置置為零;若S=Ф，結(jié)束;否則轉(zhuǎn)第(2)步。T是一個不斷擴充的初級道路，最初只有一個

58、結(jié)點。結(jié)點m插入的原則是尋找插入后對總路程貢獻小的位置。如果旅行商問題的最優(yōu)解為Q，"便宜"算法的解是T，則可以證明T/Q<2。這一結(jié)果的近似程度并非理想，但在實際中它的解與最優(yōu)解十分接近，計算復雜度小，因而我們采用此種算法。 　</p><p>　　4.2  程序算法  　　</p><p>　　程序邏輯如圖

59、2和圖3所示。</p><p><b>　　　</b></p><p>　　先從后置處理模塊產(chǎn)生的初始數(shù)控代碼文件中讀出各特征位置，即加工中各個特征的坐標值，按"便宜"算法求得最短路徑后，遵從模態(tài)原則回寫到原文件中。</p><p>　　4.3 實際驗證 　　</p><p>　　上述算

60、法通過編碼實現(xiàn)，應用在企業(yè)CIMS的 CAM分系統(tǒng)中，取得了很好的效果。圖4是一個墻板類零件的孔加工示意圖。</p><p>　　在加工多個孔特征時，例如，鉆12個孔，走刀路徑由CAD特征造型次序決定，其值并非最優(yōu)，如圖5所示。經(jīng)過本文提出的算法優(yōu)化后，刀位路徑結(jié)果如圖5所示，圖中虛線為刀路途徑。</p><p>　　第5章 柔性制造系統(tǒng)(FMS)</p><

61、;p>　　柔性制造系統(tǒng)(FMS)系指具有自動化程度高的制造系統(tǒng)。目前所談及的FMS通常是指在批量切削加工中以先進的自動化和高水平的柔性為目標的制造系統(tǒng)。隨著社會對產(chǎn)品多樣化、低制造成本及短制造周期等需求日趨迫切，F(xiàn)MS發(fā)展頗為迅速，并且由于微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、機械與控制設備的發(fā)展，也促使柔性制造技術(shù)日臻成熟，80年代后，制造業(yè)自動化進入一個嶄新時代，即基于計算機的集成制造(CIMS)時代，F(xiàn)MS已成為各工業(yè)化國家機械

62、制造自動化的研制發(fā)展重點。 　　 </p><p>　　5.1柔性制造系統(tǒng)的規(guī)模  </p><p>　　柔性制造系統(tǒng)按規(guī)模大小FMS可分為如下4類： </p><p>　　1.柔性制造單元(FMC)  FMC的問世并在生產(chǎn)中使用約比FMS晚6~8年，它是由1~2臺加工中心、

63、工業(yè)機器人、數(shù)控機床及物料運送存貯設備構(gòu)成，具有適應加工多品種產(chǎn)品的靈活性。FMC可視為一個規(guī)模最小的FMS，是FMS向廉價化及小型化方向發(fā)展和一種產(chǎn)物，其特點是實現(xiàn)單機柔性化及自動化，迄今已進入普及應用階段。</p><p>　　2.柔性制造系統(tǒng)(FMS) 　　通常包括4臺或更多臺全自動數(shù)控機床(加工中心與車削中心等)，由集中的控制系統(tǒng)及物料搬運系統(tǒng)連接起來，可在不停機的情況下實現(xiàn)多品種、中小批量的加

64、工及管理。　　</p><p>　　3.柔性制造線(FML) 　　它是處于單一或少品種大批量非柔性自動線與中小批量多品種FMS之間的生產(chǎn)線。其加工設備可以是通用的加工中心、CNC機床；亦可采用專用機床或NC專用機床，對物料搬運系統(tǒng)柔性的要求低于FMS，但生產(chǎn)率更高。它是以離散型生產(chǎn)中的柔性制造系統(tǒng)和連續(xù)生產(chǎn)過程中的分散型控制系統(tǒng)(DCS)為代表，其特點是實現(xiàn)生產(chǎn)線柔性化及自動化，其技術(shù)已日臻成熟，迄今已

65、進入實用化階段?！?lt;/p><p>　　4.柔性制造工廠(FMF) 　　FMF是將多條FMS連接起來，配以自動化立體倉庫，用計算機系統(tǒng)進行聯(lián)系，采用從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送至發(fā)貨的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)投入實際，實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)柔性化及自動化，進而實現(xiàn)全廠范圍的生產(chǎn)管理、產(chǎn)品加工及物料貯運進程的全盤化。FMF是自動化生產(chǎn)的最高水平，反映出世界上最先

66、進的自動化應用技術(shù)。它是將制造、產(chǎn)品開發(fā)及經(jīng)營管理的自動化連成一個整體，以信息流控制物質(zhì)流的智能制造系統(tǒng)(IMS)為代表，其特點是實現(xiàn)工廠柔性化及自動化。 　　</p><p>　　5.2 關鍵技術(shù) 　　</p><p>　　1.計算機輔助設計  未來CAD技術(shù)發(fā)展將會引入專家系統(tǒng)，使之具有智能化，可處理各種復雜的問題。當前設計技術(shù)最新的一個突破是光敏立體

67、成形技術(shù)，該項新技術(shù)是直接利用CAD數(shù)據(jù)，通過計算機控制的激光掃描系統(tǒng)，將三維數(shù)字模型分成若干層二維片狀圖形，并按二維片狀圖形對池內(nèi)的光敏樹脂液面進行光學掃描，被掃描到的液面則變成固化塑料，如此循環(huán)操作，逐層掃描成形，并自動地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起，僅需確定數(shù)據(jù)，數(shù)小時內(nèi)便可制出精確的原型。它有助于加快開發(fā)新產(chǎn)品和研制新結(jié)構(gòu)的速度。 　　</p><p>　　2.模糊控制技術(shù)　　模糊數(shù)學的

68、實際應用是模糊控制器。最近開發(fā)出的高性能模糊控制器具有自學習功能，可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動地對控制量作調(diào)整，使系統(tǒng)性能大為改善，其中尤其以基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的自學方法更引起人們極大的關注?！　?lt;/p><p>　　3.人工智能、 專家系統(tǒng)及智能傳感器技術(shù) 　　迄今，F(xiàn)MS中所采用的人工智能大多指基于規(guī)則的專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)利用專家知識和推理規(guī)則進行推理，求解各類問題(如解釋、預測、診

69、斷、查找故障、設計、計劃、監(jiān)視、修復、命令及控制等)。由于專家系統(tǒng)能簡便地將各種事實及經(jīng)驗證過的理論與通過經(jīng)驗獲得的知識相結(jié)合，因而專家系統(tǒng)為FMS的諸方面工作增強了柔性。目前用于FMS中的各種技術(shù)，預計最有發(fā)展前途的仍是人工智能。預計到21世紀初，人工智能在FMS中的應用規(guī)模將要比目前大4倍。智能制造技術(shù)(IMT)旨在將人工智能融入制造過程的各個環(huán)節(jié)，借助模擬專家的智能活動，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動。在制造過程，系統(tǒng)能自動

70、監(jiān)測其運行狀態(tài)，在受到外界或內(nèi)部激勵時能自動調(diào)節(jié)其參數(shù)，以達到最佳工作狀態(tài)，具備自組織能力。故IMT被稱為未來21世紀的制造技術(shù)。對未來智能化FMS具有重要意義的一個正在急速發(fā)展的領域是智能傳感器技術(shù)。</p><p>　　4.人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù) 　　人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)是模擬智能生物的神經(jīng)網(wǎng)絡對信息進行并行處理的一種方法。故人工神經(jīng)網(wǎng)絡也就是一種人工智能工具。在自動控制領域，神經(jīng)網(wǎng)絡不久將并列于專家系

71、統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)，成為現(xiàn)代自支化系統(tǒng)中的一個組成部分。 </p><p>　　5.3 發(fā)展趨勢 　　</p><p>　　1.FMC將成為發(fā)展和應用的熱門技術(shù) 　　這是因為FMC的投資比FMS少得多而經(jīng)濟效益相接近，更適用于財力有限的中小型企業(yè)。目前國外眾多廠家將FMC列為發(fā)展之重。 　　</p><p>　　2.發(fā)展效率更

72、高的FML 　　多品種大批量的生產(chǎn)企業(yè)如汽車及拖拉機等工廠對FML的需求引起了FMS制造廠的極大關注。采用價格低廉的專用數(shù)控機床替代通用的加工中心將是FML的發(fā)展趨勢。  </p><p>　　3.多功能方向發(fā)展 由單純加工型FMS進一步開發(fā)以焊接、裝配、檢驗及鈑材加工乃至鑄、鍛等制造工序兼具的多種功能FMS。 FMS是實現(xiàn)未來工廠的新穎概念模式和新的發(fā)展趨勢，是決定制造

73、企業(yè)未來發(fā)展前途的具有戰(zhàn)略意義的舉措。目前反映工廠整體水平的FMS是第一代FMS，90年代此種狀況仍將會持續(xù)下去，日本從1991年開始實施的“智能制造系統(tǒng)”(IMS)國際性開發(fā)項目，屬于第二代FMS；而真正完善的第二代FMS預計至21世紀才會實現(xiàn)。屆時，智能化機械與人之間將相互融合、柔性地全面協(xié)調(diào)從接受訂單貨至生產(chǎn)、銷售這一企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的全部活動。80年代中期以來，F(xiàn)MS獲得迅猛發(fā)展，幾乎成了生產(chǎn)自動化之熱點。一方面是由于單項技術(shù)如NC

74、加工中心、工業(yè)機器人、CAD/CAM、資源管理及高度技術(shù)等的發(fā)展，提供了可供集成一個整體系統(tǒng)的技術(shù)基礎；另一方面，世界市場發(fā)生了重大變化，由過去傳統(tǒng)、相對穩(wěn)定的市場，發(fā)展為動態(tài)多變的市場，為了從市場中求生存、求發(fā)展，提高企業(yè)對市場需求的應變能力，人們開始探索新的生產(chǎn)方法和經(jīng)營模式。近年來，F(xiàn)MS作為一種現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的科學“哲理”和工廠自動化的先進模式已為國際上所公認。</p><p><b>　　第6

75、章  結(jié)語</b></p><p>　　前面所做的工作均是在計算機上進行的，學生還很難將NC程序和實際的加工聯(lián)系起來，總的理解是停留在理論知識上，感性認識不足，實際應用能力的訓練環(huán)節(jié)很不夠。因此在條件允許的情況下，讓學生將零件的NC程序通過數(shù)據(jù)接口傳至數(shù)控機床，控制機床進行加工。在這個過程中，NC程序、數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)接口起了非常重要的作用。作為數(shù)控技術(shù)開發(fā)人才，應該熟練掌握數(shù)控編程、數(shù)據(jù)通訊

76、、接口技術(shù)等專業(yè)基礎知識，并得到相應的動手能力的訓練.將經(jīng)典的旅行商問題數(shù)學模型成功地應用于CAM分系統(tǒng)的后置處理模塊中，解決了生產(chǎn)實際問題。經(jīng)過實際驗證，尤其是在打中心孔時，由于一把刀具要完成80余個孔的加工，經(jīng)過該方法優(yōu)化的刀具路徑和原始的未經(jīng)處理的路徑相比，大大縮短了加工時間。因此，本文的算法符合實際情況，解決了多孔加工時刀具路徑冗長、加工效率較低的問題。</p><p><b>　　參考文獻：&

77、lt;/b></p><p>　?。?］ 中國機床工具工業(yè)協(xié)會 行業(yè)發(fā)展部.CIMT2001巡禮［J］.世界制造技術(shù)與裝備市場，2001(3)：18-20.</p><p>　?。?］ 梁訓王宣 ,周延佑.機床技術(shù)發(fā)展的新動向［J］.世界制造技術(shù)與裝備市場，2001(3)：21-28.</p><p>　?。?］